去年，德國科學家著手創造宇宙中已知最重的元素：119號元素。他們花了五個月的時間，嘗試將兩種較輕元素的原子核融合，形成一個擁有119個質子的超重原子。與其他人工合成的超重元素（質子數達到103個或更多）一樣，119號元素會在極短的時間內衰變。科學家們不斷努力製造更重的元素，以贏得讚譽（冷戰期間，美蘇科學家經常為了各自的發現而爭論不休），並深入了解控制原子核行為的機制。自去年年底完成實驗以來，德國研究人員一直在分析大量數據，尋找119號元素的蛛絲馬跡。如果他們找到證據，科學家不僅將獲得命名權，還將完成一項更非凡的壯舉：在元素週期表中增加新的一行。
元素119的配方
1）加速
德國達姆施塔特亥姆霍茲重離子研究中心 (GSI) 的一台直線粒子加速器，將一束電離鈦離子加速到每小時 6,700 萬英里以上（相當於光速的 10%），沿著 400 英尺長的管道運動。
2）碰撞
五個月來，電離鈦束不斷撞擊一個佈滿鍅原子的靶材。科學家預測，每幾十億次撞擊中，就會有一次，一個含有22個質子的鈦原子以恰到好處的速度和位置撞擊靶材，與一個含有97個質子的鉳原子融合，形成一個含有119個質子的新原子。
3）分開
新形成的超重原子質量更大，運動速度卻慢得多——僅為光速的2%——遠低於電離的鈦原子。它們對磁場的響應也不同。科學家利用強力磁鐵，可以將119號元素從鈦原子引導至探測器。
4）檢測
119號元素的原子嵌入矽探測器中。這種新元素具有放射性，當它位於偵測器中時，會以可預測的方式釋放α粒子－兩個質子和兩個中子。探測器會記錄這些衰變，科學家利用這些衰變來證明新元素的存在。
數據說話
重元素發現簡史
1）第43號
鎝
埃米利奧·塞格雷於1937年合成了锝，這是第一個人工合成的元素。锝只有43個質子，是已知最輕且沒有穩定同位素的元素。 *
2）第92號
鈾
從 1789 年發現鈾到 1896 年法國物理學家安托萬·貝克勒爾發現其放射性，已經過去了 100 多年。
3）第93-103號
錼-鐵
1940年，伯克利物理學家合成了第93號元素，這是第一個比鈾重的元素，後來被命名為鎵。鈽，即第94號元素，緊隨其後。從1940年到1961年，物理學家們又合成了第95號到第103號元素。
4）第104-106號
釕-西博爾氏體
1966 年至 1974 年間，蘇聯和美國的研究人員爭奪第 104 至 106 號元素的發現權。美國人獲得了第 104 號和第 106 號元素的發現權；俄羅斯人獲得了第 105 號元素的發現權。
5）第107-112號
鎓-哥白尼
1981 年，亥姆霍茲重離子研究中心 (GSI) 的研究人員率先確認了第 107 號元素的存在。在接下來的 15 年裡，他們又合成了第 108 號至第 112 號元素。
6）第113-118號
Ununtrium–Ununoctium
2003 年至 2011 年間，利弗莫爾國家實驗室和俄羅斯聯合核子研究所的科學家合作發現了 113 至 118 號元素。
7）第119號？
常見問題解答
元素共有多少種？
模型預測，最重的元素最多將擁有126個質子。超過這個數量，原子核就太不穩定，無法維持其結構。模型還表明，在超重元素中存在一個「穩定島」——元素週期表中那些原子核不易發生放射性衰變的元素。
這些名字是怎麼回事？
國際純粹與應用化學聯合會負責批准每種元素的名稱。這個過程耗時數年，部分原因是研究團隊必須驗證最初的實驗結果。在等待正式名稱期間，超重元素會使用拉丁語佔位符。例如，117號元素稱為ununseptium，由拉丁語表示「一」 、 「一」和「七」的字組合而成。
本文原刊於2013年5月刊的《大眾科學》雜誌。點此看雜誌全文。
*本文早期版本錯誤地指出锝是唯一比鈾輕的放射性元素。我們對此錯誤深表歉意。
